Operation Barbarossa (tysk: "Unternehmen Barbarossa") var kodenavnet for Nazi-tysklands invasion af Sovjetunion under 2. verdenskrig. Angrebet begyndte den 22. juni 1941. Over 4,5 millioner af aksemagternes soldater invaderede Sovjetunionen over en 2.900 km lang front. Operationen var opkaldt efter kejser Frederik Barbarossa af det tysk-romerske rige, som var leder af det 3. korstog i det 12. århundrede. Planlægningen for Operation Barbarossa startede 18. december 1940; de hemmelige militære forberedelser for selve operationen varede næsten et år, fra foråret 1941 til vinteren 1941. 
Det operationelle mål var en hurtig erobring af den europæiske del af Sovjetunionen. Det gik imidlertid ikke som planlagt, idet Den Røde Hær ved operationens afslutning i december 1941 havde afvist de stærkeste stød fra Wehrmacht. Trods det var situationen i Sovjetunion kritisk. Taktisk havde tyskerne vundet nogle opsigtsvækkende sejre og besat nogle af de økonomisk vigtigste områder i Sovjet, herunder Ukraine. Som opfølgning på hovedmålet iværksatte tyskerne en række yderligere operationer i Sovjet, som dog også alle fejlede.
Operation Barbarossa er stadig den største militære operation m.h.t. antallet af involverede soldater, vundet/tabt areal og tab af menneskeliv i historien. Nederlaget i Operation Barbarossa resulterede i sidste ende med, at Nazi-Tyskland led nederlag, hvorfor mange anser operationen som et vendepunkt i krigen. ("Læs mere..")
